правила оформления

СД.05.11. АЭРОЛОГИЯ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Составитель: проф. С.Г. Гендлер
Кафедра безопасности производств и разрушения горных пород
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Цель дисциплины “Аэрология горных предприятий”- вооружить будущих инженеров-строителей теоретическими знаниями и практическими навыками, необходимыми для поддержания при проходке и эксплуатации выработках подземных сооружений параметров воздушной среды, соответствующих требованиям Правил безопасности.
Задачи дисциплины состоят:
в анализе процессов, связанных с образованием, выделением и перемещением по
горным выработкам различных опасных и вредных составляющих рудничной атмосферы - рудничных газов, пыли, теплоты;
в осуществлении вентиляционных расчетов и оценки эффективности предлагаемых технических решений по нормализации состава рудничной атмосферы;
в проектировании вентиляции выработок ПС как при их строительстве, так и в
стадии эксплуатации с определением оптимальных параметров вентиляционного оборудования.
В результате изучения дисциплины “Аэрология горных предприятий” горный
инженер-строитель должен знать:
вооружение будущих горных инженеров – экономистов теоретическими знаниями
и практическими навыками, необходимыми для экономического обоснования параметров
состояния среды обитания, обеспечивающих сохранение работоспособности и здоровья
человека, а также выбора мер защиты от негативных факторов естественного и антропогенного происхождения.
2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В результате изучения дисциплины студенты должны
иметь представления об:
– причинах, вызывающих изменение состава и термодинамических параметров рудничного воздуха;
– основных закономерностях движения воздуха по выработкам;
– основах рудничной аэрогазодинамики;
– влиянии на вентиляционный режим естественных источников тяги;
– основах выбора рациональных схем проветривания и определения параметров вентиляционного оборудования при строительстве стволов, камер и тоннелей различного
назначения;
– способах контроля параметров атмосферы горных выработок;
– причинах возникновения утечек воздуха в вентиляционных сетях;
знать:
– основные понятия и терминологию аэрологии подземных сооружений;
– свойства рудничных газов и их влияние на организм человека;
– методы и приборы для определения содержания газов в подземных выработках;
– методы и приборы для осуществления воздушно-депрессионных съѐмок;
91
– законы распределения воздуха в сложных вентиляционных сетях;
– нормы утечек, принимаемые при проектировании вентиляции;
– технические средства, применяемые для регулирования величины утечек;
– принципы упрощенного и позабойного методов расчета количества воздуха;
– методику расчета депрессии;
– порядок расчета и выбора вентиляторов главного и местного проветривания.
уметь:
– оценивать влияние вредных газов и пыли на состояние воздушной среды;
– обосновывать мероприятия по дегазации угольных пластов;
– выбирать способы нормализации климатических условий;
– вычислять количества воздуха для проветривания тупиковых и очистных забоев;
– определять величины утечек воздуха и планировать мероприятия по их снижению;
– рассчитывать величину депрессии выработок;
– выбирать тип вентилятора и рациональные режимы его работы.
3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Вид учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
и (или) другие виды аудиторных занятий
Самостоятельная работа, в том числе:
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы
Реферат
и (или) другие виды самостоятельной
работы
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)
Всего часов
85
68
51
17
17
расчет проветривания выработок ПС
-
Семестр 9
85
68
51
17
17
расчет проветривания выработок ПС
-
зачет
зачет
4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1. РАЗДЕЛЫ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ ЗАНЯТИЙ
№
пп.
1.
2.
3.
4.
5.
Раздел дисциплины
Введение
Атмосфера подземных сооружений
Аэро-пыле-газодинамика вентиляционных потоков
Способы и средства вентиляции подземных сооружений
Основы проектирования систем венти92
Лекции,
час.
2
6
10
ПЗ (или С),
час.
-
ЛР,
час.
3
12
8
-
2
8
-
-
ляции и кондиционирования воздуха
4.2. СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ
Раздел 1. Введение. История рудничной аэрологии. Основоположники теории
вентиляции и современные ученые. Современное состояние, достижения и пути развития рудничной аэрологии в России и за рубежом. Проблемы аэрологии и задачи будущих
организаторов производства, связанного с проектированием, строительством и эксплуатацией подземных сооружений.
Раздел 2. Атмосфера подземных сооружений. Химический состав и физические
свойства воздуха. Естественный газообмен и тепломассоперенос в атмосфере Земли.
Стратификация температуры по высоте в различных районах Земли. Климатические
условия на территории России.
Процессы тепломассообмена воздуха с окружающей средой при строительстве и
эксплуатации подземных сооружений (ПС). Состав атмосферы горных выработок и
физические свойства ее основных составляющих. Источники выделения вредных и
опасных компонентов в атмосфере ПС. Нормативные характеристики параметров рудничной атмосферы.
Вредные и ядовитые газообразные компоненты рудничной атмосферы.
Газовыделения при производстве работ в период строительства выработок и
эксплуатации ПС, состав и свойства газов, признаки их негативного воздействия на организм человека. Способы и меры борьбы с газовыделениями, нейтрализация их действия и предотвращение негативных последствий.
Взрывоопасные примеси рудничного воздуха. Метан, водород, тяжелые углеводороды и их свойства, особенности взрывов. Происхождение и формы связи метана в
массиве пород и полезного ископаемого. Понятие о газообильности и газоносности.
Категории шахт и рудников по газу. Виды выделений горючих газов в горные выработки. Газовый баланс. Концентрация условного метана. Меры борьбы с горючими газами.
Механические примеси в рудничной атмосфере. Аэрозоли и аэрогели, их физическая природа и свойства. Вредные и опасные свойства рудничной пыли. Источники
пылеобразования, перенос и осаждение пыли. Факторы, определяющие взрывчатые
свойства пыли. Способы и средства контроля запыленности воздуха. Способы управления пылевым режимом горных предприятий, борьба с пылеобразованием, пылевыделением и переносом пыли.
Тепловой режим и микроклимат горных выработок.
Источники теплоты и
влаги в горных выработках “Абсолютные” и “относительные” источники. Баланс теплоты и влаги в горной выработке. Влияние теплового режима выработок на безопасность
и эффективность ведения горных работ. Способы и средства измерения параметров и
комплексной оценки микроклимата. Способы, системы и средства управления тепловым
режимом выработок. Горнотехнические, горнофизические, теплотехнические способы
регулирования.
Раздел 3. Аэро-пыле-газодинамика вентиляционных потоков. Основные
уравнения и законы аэростатики и аэродинамики. Барометрические формулы. Законы
Паскаля и Архимеда. Атмосферное давление в горных выработках. Виды давления в
движущемся воздухе. Понятие о депрессии. Уравнения неразрывности и Бернулли. Законы и режимы движения рудничного воздуха, структуры и типы воздушных потоков в
свободном и замкнутом пространстве. Эпюры скоростей потоков воздуха. Законы подобия и моделирование динамики вентиляционных потоков.
93
Закон сопротивления. Виды аэродинамических сопротивлений. Аэродинамические характеристики горных выработок и способы их определения. Последовательное,
параллельное и комбинированное соединения выработок, основные законы движения
воздуха по вентиляционным сетям. Воздухораспределение в вентиляционных сетях.
Методы решения задач аэродинамики, моделирование и расчеты на ЭВМ сложных
вентиляционных сетей.
Основные понятия и законы процессов газопереноса. Стационарные газодинамические процессы. Нестационарные газодинамические процессы. Газовая динамика
добычных участков и тупиковых выработок. Газовая динамика камер. Определение
характеристик газодинамических процессов.
Общие сведения о динамике аэрозолей. Уравнение движения частиц аэрозолей.
Осаждение пыли в неподвижном воздухе. Факторы, влияющие на концентрацию пыли в
воздухе. Срыв пыли с поверхности стенок горных выработок.
Раздел 4. Способы и средства вентиляции подземных сооружений. Естественные и искусственные движители воздуха в горных выработках. Естественная тяга, ее
природа и методы расчета, сезонные изменения естественной тяги и определяющие их
факторы. Учет влияния естественной тяги при расчетах вентиляции в условиях нормального и аварийного режимов. Способы измерения естественной тяги.
Способы и средства вентиляции горных выработок и рабочих мест. Вентиляционные установки, их характеристики, расчет и выбор при работе на вентиляционную
сеть. Последовательная, параллельная и комбинированная схемы работы вентиляторов.
Вентиляторы главного и местного проветривания.
Способы подведения воздуха к забою за счет общешахтной депрессии. Способы
проветривания выработок вентиляторами. Порядок расчета вентиляции тупиковых выработок. Особенности проветривания выработок большой длины. Вентиляционное
оборудование для проветривания тупиковых выработок.
Способы и средства регулирования вентиляционных потоков в сетях. Режимы
работы вентиляционных установок, действие вспомогательных вентиляторов. Изменение аэродинамических сопротивлений в вентиляционных сетях, средства и способы
регулирования сопротивления.
Причины и виды утечек воздуха, их роль в системе вентиляции, распределение по
источникам. Методы расчета и прогноз утечек воздуха в рудничной сети. Способы и
средства регулирования утечек.
Раздел 5. Основы проектирования систем вентиляции и кондиционирования воздуха. Классификация схем вентиляции поверхностных сооружений, полузаглубленных и заглубленных сооружений. Естественный, нормальный и аварийный режимы вентиляции. Схемы проветривания горных выработок и рабочих мест. Проветривание тоннелей метрополитенов, железнодорожных и автомобильных тоннелей.
Вентиляция подземных сооружений специального назначения. Вентиляционные сооружения и оборудование.
Расчет количества воздуха для проветривания рабочих зон, выработок, участков
и предприятия в целом. Определяющие факторы и параметры расчета вентиляции.
Расчет депрессии и производительности вентиляционных устройств. Оценка надежности вентиляции в нормальном и аварийном режимах проветривания.
Централизованные, групповые, участковые и местные системы кондиционирования. Селективные и комплексные системы кондиционирования воздуха. Системы и
средства дегазации, пылеподавления, химической нейтрализации воздуха. Оценка аэродинамических характеристик этих систем и их учет при проектировании вентиляции
94
предприятия. Оценка эффективности и выбор рациональных систем вентиляции и кондиционирования воздуха.
5. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
№ пп.
1.
№ раздела дисциплины
2
2.
3
3.
3
4.
5.
3
3
6.
4
Наименования лабораторных работ
Изучение способов измерений и приборов для контроля
состава атмосферы.
Изучение способов и приборов для измерения аэродинамических параметров выработок
Исследование режимов движения воздуха на модели горной выработки
Измерение депрессии на модели горной выработки
Исследование аэродинамических коэффициентов трения и
местных сопротивлений на модели выработки
Исследование распределения воздуха на аэродинамической модели параллельного соединения выработок
6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
6.1. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. Ушаков К.З. Газовая динамика шахт: Учебное пособие. – М.: Изд-во МГГУ,
2004, 481 с.
Дополнительная
1. Ушаков К.З., Бурчаков А.С., Пучков Л.А., Медведев И.И. Аэрология горных
предприятий, - М.: Недра, 1987, 420с.
2. Кирин Б.Ф., Ушаков К.З. Рудничная и промышленная аэрология. -М.: Недра, 1983,
253с.
3. Справочник по рудничной вентиляции. Под ред. К.З. Ушакова, -М.: Недра, 1988,
325 с.
4. Правила безопасности в угольных и сланцевых шахтах. -М.: Недра, 1991, 400 с.
5. Единые правила безопасности при разработке рудных, нерудных и россыпных
месторождений подземным способом. -М.: Недра, 1977, 225 с.
6. Правила безопасности при строительстве метрополитенов и подземных сооружений. -М.: 1990, 251с.
7. Руководство по проектированию вентиляции угольных шахт. -М.: Недра, 1975,
238 с.
6.2. СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
Пакет прикладных программ для выполнения на ЭВМ выбора параметров и режимов проветривания горных выработок, а также оценки их эффективности.
95
7. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Специализированная аудитория, оснащенная лабораторными установками для
исследования аэродинамических параметров горных выработок.
96